丰深5井钻井液技术.pdf

第 2 5卷 第 5期 2 0 0 8年 9月 钻 井 液 与 完 井 液 DRI LLI NG F LUI D 8 L C oM P LETI ON F LUI D Vo 1 ． 2 5 NO ． 5 Se pt ．2 0 0 8 文章编号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 0 8 0 5 0 0 7 3 0 2 丰深 5井钻井液技术 王勇 张卫东。 李文 明 裴文 强 王其 勇 1 ． 胜利石油管理局黄河钻井 总公 司 ， 山东东营 ； 2 ． 中国石油大学 华东 石油工程学院 ， 山东东营 摘 要 丰 深 5井 是 位 于 济 阳坳 陷东 营 凹 陷 北 部 陡 坡 带 的 1口预 探 井 ， 该 井 钻 遇 大 段 巨厚 泥 岩 、 膏 泥 岩 、 盐 膏 层 ， 地 层倾 角大， 裂缝发育 ， 井壁 稳定 难度 大。针对丰深 5井地层特点 ， 采用 了双聚封堵 防塌钻 井液、 欠饱 和盐水双 聚磺 防塌钻井液。现场应用表明 ， 应 用的钻 井液具 有 良好的流变性能和较强 的携 岩能力 ， 稳定井壁 效果好 ， 抗盐膏 及油气污染能力强 ， 高温稳定 性突出， 满足 了钻井 的施工 需要 ， 保证 了安全、 优快钻进 。 关键词 防塌钻井液 井眼稳定 抗盐 欠饱和盐水钻 井液 聚磺钻 井液 盐膏层 探井 中图分类 号 T E 2 5 4 ． 3 文献标识码 A 丰 深 5井是 济 阳坳 陷东 营 凹陷北 部 陡坡带 东段 的一 口重 点 探井 ， 完 钻 井深 为 4 4 8 6 m， 钻 探 目的是 了解东 营北带 丰深 5井 区古 近 系地层 中砂砾 岩 的含 油气情况 。该井地层倾角大 ， 裂缝 发育 ， 可钻性差 ， 油气层埋藏深 ， 地质构造复杂 ， 在深井段钻遇大段巨 厚泥岩、 膏泥岩 、 盐膏层 、 砂岩 和含砾砂岩等地层 。 邻井资料表明， 该 区沙河街组地层属硬脆性泥页岩 ， 井壁坍塌严重 ； 沙三段下顶部地层砂岩压力系数低 ， 下部 白云岩 、 泥岩裂缝段为高压层段 ， 钻井液安全密 度窗 口窄， 易出现井 喷、 井漏 的现象 ； 盐下为常压砂 砾岩地层 ， 微 裂缝 发育 ， 用高 密度 钻井 液易 出现 严重 漏 失 ， 影 响 了该 区块深 井钻 井速度 和勘 探进 度 。 1 钻 井液技术难 点及 对策 1 ． 1 钻井液技术难点 ①井壁稳定性 差 。二开上 部地层 以砂 、 泥岩互 层 为主， 成岩性差 ， 泥岩中蒙脱石含量高、 塑性强 、 易缩 径 ， 造成井壁失 稳 ； 沙河 街组 地层 沉 积较 厚 ， 达 3 2 8 0 m， 地层中的脆、 硬性泥页岩裂缝发育 ， 由于受钻井液 的长期浸泡， 易坍塌掉块， 造成电测遇阻、 遇卡。②井 眼净化难 度大 。地层 砂 、 泥岩 互层 多 ， 且砂 岩 渗透 率 高 ， 易形成厚 的 泥饼 ； 泥 岩 中蒙脱 石 、 伊利 石 含 量高 ， 易水化膨胀 ， 因此这类泥岩钻 屑极易 黏附在 砂岩 泥饼 上 ， 导致起下 钻 困难 ， 电测 遇 阻 、 遇 卡 、 固井 质 量差 等 问题 。③该井钻 遇的上部地层 有易水 化 的泥岩 、 疏 松 砂岩、 易剥蚀的碳质页岩等 ； 下部地层含有高压盐水 或盐膏 ， 对钻 井液 的性 能影 响大 ， 因此 对 钻井 液性 能 提出了更高的要求。④多套压力体系并存。裸眼井 段 长 ， 同一井段 存 在不 同 的地 层压 力 ； 钻井 液安 全 密 度 窗 口窄 ， 因此 要求钻井 液具有 防漏 、 堵 漏 、 抗油 气污 染 、 保护油气层等性能。⑤地温梯度高达 4。 C， 下部 井段在高温高压条件下施工 ， 高密度盐水钻井液受高 温影响较大， 因此深井钻井液抗高温性能尤为重要。 1 ． 2 钻井液技术思路及对策 ①钻井液必须具有 良好的流变性能和较强的携 岩能力 ， 能满足快速钻井的需要 ； 有较低 的滤失量、 薄 而致密 的泥饼 、 良好 的抑 制封 堵 防塌 能力 ， 能 满足 井 壁稳定 的需要 ； 有较强 的抗高温 、 抗 盐膏 、 抗 油气 污染 能力 ， 能满足钻 穿 纯盐 膏层 、 油气 层 等 复杂 地层 的需 要。②二开采用双聚封堵防塌钻井液。该体系中使 用的高分子聚合物和聚合醇[ 1 ] 有较强的抑制作用 ， 能 防止膨润土水化分散， 有效地稳定井壁 。该钻井液具 有较强的抑制性、 防塌效果和优 良的剪切稀释性， 有 利于深井钻井速度的提高和井壁的稳定。③三开前 ， 将钻井液转换成双聚磺防塌钻井液。在井浆 中加入 磺化处理剂和抗温抗盐护胶降滤失剂， 提高钻井液的 抗盐 膏污染能 力 ； 根据实 际情 况选择 适 当的钻井 液密 度 ， 使 井下产 生适 当 的正压 差 ， 有 效 应力 支 撑 井壁 和 快速形成薄泥饼保护油气层。④进入预计膏盐层集 中段前 5 0 m通过加入 Na C 1 和 KC 1 将钻井液转化为 欠饱和盐水双聚磺防塌钻井液 ， 提高钻井液抗盐膏污 染的能力 ， 并降低盐膏层段的井径扩大率。 第一作者简介 王勇 ， 助理 工程 师， 1 9 8 1年 生， 2 0 0 4年 毕业于 中国石油大学 华东 ， 现在 从事现场钻井技术 服务和管理 工 作。地 址 山东省东营市黄河钻井总公 司； 邮政 编码 2 5 7 0 0 0 ； 电话 0 5 4 6 8 7 2 8 0 3 1 ； E ma i l wo n g y u n g 1 2 6 ． c o rn。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 4 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 0 8年 9月 2 现 场 应 用 2 ． 1一开 由于井 眼大 ， 携 岩 困难 ， 井 壁 稳定 性 差 ， 采 用 预 水化膨 润 土浆 。在 钻 前 5 0 m 时 用 高 黏 度 6 0 ～ 8 O s 、 高切力 的钻 井 液 ， 配 合小 排 量 钻进 ， 以保 护 井 口 和钻机 基础 ； 钻进 井深 1 0 0 m 后 ， 提 高排 量 ， 将 钻 井 液黏度降至 5 0 ～6 O S ， 并保证钻井液有足够 的悬浮 携砂能力 ， 确保下套管以及固井等作业顺利进行。 2 ． 2二开 该 段用大循环方式钻井 深 l 3 0 0 m， 加入 0 ． 0 5 ～ 0 ． 1 O P AM 絮凝 劣质土和岩屑 ； 钻至井深 1 3 0 0 m 后改为小循环 钻进 。上部地 层 采用无 固相聚 合物 钻 井液 。①改小循 环后 充分利 用 四级 固控设 备 清除 岩 屑和有害 固相 ， 采用细水长 流的方法补充 0 ． 5 ～1 N P AN、 Na OH， 对 钻井 液进 行降 黏度 和切 力 处理 ， 使 钻井液具有 良好 的 流变 性 。② 控 制 A P I 滤失 量 为 6 -- 8 mI ， 适 当将 沙河街组 以上井 眼打 大 ， 保证 后期 施 工顺 利 。③钻进过程 中不 断补充聚合 物胶液 ， 控制 膨 润土造浆和劣质固相含量。进入沙河街组地层后充 分利用 NP AN、 Na OH 调整 钻井 液 的黏度 和切力 ， 改 善其流动性 ； 用 F H一 9和 WF L - 1降低钻 井 液滤失 量 ； 进入沙三段 中部地层 后 ， 用 0 ． 5 ～ 1 ． 0 DS K- 0 2和 l ～2 S MP - 2进一步降低钻井液滤失量， 使高温高 压滤失量小于 1 2 mI ； 并加 入 1 42 ％Z X - 8和 2 ～ 3 K F T， 有效地 封堵 地层 孑 L 隙 、 微裂 缝 和层 理 ， 在 井 壁处形成 良好 的内、 外泥饼 ， 阻止水进入 地层 ， 起 到稳 定井壁的作用。进入沙三段下部地层后 ， 利用 B I I ， 1 或 S F - 1 调整钻 井 液 的黏 度 和切 力 ； 同 时加 入 2 ～ 3 ％F F - 2和 2 ～3 S YP 一 1 ， 将 井浆 转化 为双 聚封 堵 防塌钻井液 ， 提高其封堵 防塌和抑制防塌能力 。 在施 工 中控 制 合理 的钻 井 液 流变 参数 ， 使 稠 度 系数小 于 0 ． 6 ， 初 切力 为 2 ～4 P a ； 用 双泵 钻进 ， 循 环 排量 为 5 5 ～6 O I ／ s ， 配合 短 程起 下 钻等 措 施清 除 井 壁上 的虚泥 饼 ， 使 井眼清 洁畅通 ， 确保 后期 完井作 业 顺利。中途完钻后 ， 用 wF I 一 1将钻井液黏度 提高 至 9 8 S ， 充 分循 环至 钻 屑 干净 后 起钻 电测 。为 了保 证井 眼稳定 ， 下套 管时严 格控制 套管 下放速 度 ， 保 证 钻井液 上返 速度 小于 0 ． 6 m／ s ； 下 完套 管 ， 用清 水 和 S F 一 1降低钻井液黏度、 切力以提高固井质量 。 2 ． 3三开 钻 完 水 泥塞 后起 钻 至技 术 套 管 内 ， 在 套 管 内充 分利用 固控设 备 清 除劣 质 固相 ， 将 膨 润 土含 量 控 制 为 1 5 ～2 5 g ／ L ， 一次性加入足量钻井液处理剂 ， 使 钻 井液性 能达 到要求 后三开 。 钻进 中用 P AM 、 Na OH、 S F 一 1 或 B L L 一 1溶液 和 清水 维护 钻井液 ， 控制 P AM 含量 为 0 ． 2 ～0 ． 4 ％。 钻进 过程 中及时 调整钻 井液性 能 ， 严 格控 制滤失 量 ， 定期 补充 防塌处 理 剂 S YP 一 1 、 F F 一 2， 保 证井 壁 稳定 ； 适 量 补充 S MP 一 2 、 KF T 等褐 煤 类 处理 剂 ， 在 降 低 滤 失量的同时提高钻井液的抗盐膏能力。在钻进过程 中强化固相控制 ， 使用孑 L 径小于 0 ． 1 2 5 mm 的筛布， 尽可能除去钻井液中的无用固相 ， 保持 良好 的流变 性 ， 提 高 其抗 污染 能 力 ； 加 入 1 ％ T W一 8 O和 S P 一 8 0 ， 加强钻 井液 的抗油 气污染 、 抗 盐膏污 染能力 。 转 换 盐 水 钻 井 液 时 分 套 管 内 和裸 眼段 2步进 行 。钻 至井 深 3 7 0 0 m 时停 钻 ， 将 钻具 起 至 技 术套 管 内 ， 加入 3 O N a C 1 ， 循环 均 匀 后 再 加 入 2 KC 1 ， 将钻井液中 c l 一 含量控制为 1 5 0 ～1 7 0 g ／ L， 使钻井 液一 直 处 于 欠 饱 和 状 态 。然 后 用 L I MC、 S MP 一 2 、 KF T调 整钻井 液 滤 失 量 至设 计 要 求 后 ， 下 钻 到底 ， 将裸眼段内的井浆进行转换 ， 转换完毕后充分循环 至其性能均匀、 密度达到要求后恢复钻进。在钻井 过程中 C l 一 浓度保持大于 1 6 0 g ／ L ， 钻井液密度提至 1 ． 7 5 g ／ c m。 ， 基 本能 平衡地 层压力 。 当钻 至井深 4 0 0 0 m 时 ， 由于井底 温度高 ， 盐溶 解度 高 ， 返 至上部 地层及 地面 时 ， 出现严重 重结 晶现 象 。通过不 断补充 盐 重 结 晶抑 制 剂 ， 降 低 了结 晶强 度 ， 减 轻 了重结 晶带来不 良影 响 。 完井电测时进一步调整钻井液性能， 降低滤失 量 ， 改 善泥饼 质量 ， 保持井 壁稳 定 、 井 眼畅通 ； 通 井时 充分循环， 活动钻具改善环空流型 ， 使近井壁不动层 松厚 泥饼 冲刷干净 起钻 。该井 钻井液 性能 见表 1 。 注 钻井液 p H值为 8 ～9 。 下转第 8 2页 一 ～ 乩 一 雠一 啪 一叭 一 一一 一 一一 一 三三 一 一 一 一 一 一 棵 一 一 一 一～ ～ 一～ ～ 一 ～ ～ 三三 一 ～ ～ 一P 咖 一 ㈨ 一 一一 一 一 一 一 一 一 一 一 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 2 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 0 8年 9月 上部水泥浆稠 化 时 间要 比底部 长 4 0 rai n以上 ， 其 它 性能一致 ， 水泥浆性能见表 3 ， 配方如下 。 G 级 水 泥 1 ． 4 G3 0 2 0 ． 4 Z F 一 10 ． 2 Z P 一 1 0 ． 2 9 ／ 6 X P 一 1 2 ． 4 Z Q _ 2 表 3新阿 3 1 ． 5 5井水 泥浆性能 注 稠 化 时 间 在 3 3 MP a 、 5 5 C F测 定 ， 失 水 量 在 6 ． 9 MP a 、 5 5℃下 测 定 。 施 工结 束 2 4 h后 进 行 测井 显 示 ， 除 在 1 1 9 8 m 处 由 于 加 有 套 管 外 封 隔 器 ， 形 成 一 个 声 幅 值 在 6 0 、 长 1 ． 5 m峰值外， 其余部分声幅值全 在 1 0 以内 ， 全井 固井质 量优质 。 该 项工 艺措施 和水 泥 浆方 案 陆 续 在 哈 4 3 6 、 哈 4 3 7 、 阿 3 1 1 0 2等 井进 行 了应 用 。经 检 测 ， 这 些 井 固井升 幅均小于 3 O ， 层 间封 隔质量 均 满 足 了开 发 的要求。与上一次 2 0 0 2 年 老 区固井相 比， 固井质 量优质率提高了 1 7 以上。 5 结论 与 认 识 1 ．保障老区加密调整井固井质量， 必须提高水 泥浆的防窜性能 ， 改善水 泥石在井下的胶结环境。 缩 短水泥 浆 的稠化 时 间和 稠 化 过渡 时 间 ， 能够 减 少 水 泥浆 的失重 时间并 能提高 水泥浆 的 防窜性 。 2 ．工 艺措施 和水 泥 浆 技 术 同 时重 视 是 解 决 调 整 井 固井 质量 的保 障 。 3 ．控制 钻 井 液 的切 力 和 黏 度 ， 选 用 高 效 冲 洗 液 ， 油层段采用短过渡、 低失水、 微膨胀早强水泥浆 ， 合 理使用 套管 外封 隔器等保 障 固井 质量 的技术措 施 可能解 决二 连 油 田老 区 加 密 调 整 井 固 井 的 技 术难 题 ， 提高固井质量和开发效益。 参 考 文 献 [ 1 ] 胡树联 ， 杜辉强 ， 王剑波． 百色油 田调整井 固井技术研 究与应用． 钻井液与完井液 ， 2 0 0 1 ， 1 8 5 2 7 2 9 E 2 ] 刘大力， 田锡君 ， 廖 润康 ， 译． 现 代固井技 术． 辽宁科学 技 术 出 版社 ， 1 9 9 4 收 稿 日期 2 0 0 7 一 l 2 2 O； HGF一0 8 0 4 N2 ； 编 辑 王 小娜 上 接 第 7 4页 3 应 用 效 果 针对 丰深 5井 的地 层特点采 取 的钻 井液 技术 和 对策 ， 保证 了钻 井液性能 的稳定 ， 使 钻井 液具 有 良好 的抑制性 、 润滑 性 、 抗 温性 、 抗 盐膏 能 力 和 清 洁井 眼 及防塌能力。图 1 是使用 F a n 7 0型高温流变仪对井 浆及井浆加 2 高温稳定剂的高温流变实验 。从 图 1 可 以看出， 井浆及处理浆抗温能力均大于 1 8 0℃。 7 ℃ 图 i 丰深 5 井钻井液高温流变实验 该井全井施工过程中未发生井下复杂情况与事 故 ， 首次在该 区块 深井施 工 中实 现 了安全 钻 进 ， 并 且 井眼畅通 。钻至井深 4 4 8 6 m 时完钻， 钻井液在高 温 、 高 密度 、 高矿化 度 条件 下 ， 成 功 进行 了长 达 6 2 h 的裸 眼测试 ， 起下 钻顺利 。钻井 液维 护处 理 简单 ， 成 本 较低 ， 比预算 成 本 节 约 了 1 5 ， 并 提 高 了机 械 钻 速 ， 缩 短 了钻 井 周 期 。丰 深 5井 机 械 钻 速 为 2 ． 9 9 m／ h ， 钻井 周期 为 l 1 5 d ， 机械 钻 速 比同一 区块 其 它 完钻井高 4 O ， 钻井周期缩短了 5 O 。 4认 识 和 结 论 1 ．双 聚封 堵 防 塌钻 井 液 和 双 聚磺 防塌 钻 井 液 有效地抑制了泥页岩的水化膨胀 、 分散， 保证 了井壁 稳定 、 井眼 畅通 ， 能 够较好 地满 足该 井施 工 的需要 。 2 ．双聚封 堵防塌 钻 井液 具有 良好 的流 变性 能 ， 有较高 的动 塑 比值 ， 悬浮 和携带 岩屑 能力 较强 ， 井 眼 净化 能力强 ， 能够 达到快 速钻进 的 目的 。 3 ．欠饱 和盐 水 钻 井 液 能 较 好 地 抑 制 盐 膏 层 溶 解 、 泥页岩 水化膨 胀缩径 和砂 岩段形 成 厚泥 饼 ， 取 得 了较 好 的现场应 用 效 果 ， 确保 了盐 膏 层 段 的安 全 顺 利钻 进和 全井 的安 全施 工 ， 并 有利 于岩 样 录井 ， 解决 了录井捞 不到岩样 的问题 。 4 ．钻井液技术措施与工程措施密切配合 ， 做好 短程起下钻， 下钻分段循环， 开泵前先启动顶驱 或 转盘 等是沙河街组地层安全钻进的重要环节。 收稿 日期 2 0 0 8 0 4 1 2 ； HG F 0 8 0 4 N8 ； 编辑 王小娜 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m